論文の概要: Precision frequency tuning of tunable transmon qubits using alternating-bias assisted annealing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.06425v1
• Date: Mon, 8 Jul 2024 22:14:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-07-10 19:44:58.258383
• Title: Precision frequency tuning of tunable transmon qubits using alternating-bias assisted annealing
• Title（参考訳）: 交互バイアスアシストアニールを用いた可変トランスモン量子ビットの高精度チューニング
• Abstract要約: 超伝導量子プロセッサは、スケーラブルなフォールトトレラント量子計算(FTQC)を実現するための主要なプラットフォームの一つである ここでは,ABAAを室温で実行することにより,トランスモンチューナブルキュービットの最大値|0ranglerightarrow |1rangle$遷移周波数(f_01rm max$)の高精度チューニングを実演する。 ABAAをチューニングした2つの9ビットプロセッサ上で,高忠実度パラメトリック共振器iSWAPゲートを99.51pm 0.20%$で実験的に特徴付ける。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 16.862737889792683
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Superconducting quantum processors are one of the leading platforms for realizing scalable fault-tolerant quantum computation (FTQC). The recent demonstration of post-fabrication tuning of Josephson junctions using alternating-bias assisted annealing (ABAA) technique and a reduction in junction loss after ABAA illuminates a promising path towards precision tuning of qubit frequency while maintaining high coherence. Here, we demonstrate precision tuning of the maximum $|0\rangle\rightarrow |1\rangle$ transition frequency ($f_{01}^{\rm max}$) of tunable transmon qubits by performing ABAA at room temperature using commercially available test equipment. We characterize the impact of junction relaxation and aging on resistance spread after tuning, and demonstrate a frequency equivalent tuning precision of 7.7 MHz ($0.17\%$) based on targeted resistance tuning on hundreds of qubits, with a resistance tuning range up to $18.5\%$. Cryogenic measurements on tuned and untuned qubits show evidence of improved coherence after ABAA with no significant impact on tunability. Despite a small global offset, we show an empirical $f_{01}^{\rm max}$ tuning precision of 18.4 MHz by tuning a set of multi-qubit processors targeting their designed Hamiltonians. We experimentally characterize high-fidelity parametric resonance iSWAP gates on two ABAA-tuned 9-qubit processors with fidelity as high as $99.51\pm 0.20\%$. On the best-performing device, we measured across the device a median fidelity of $99.22\%$ and an average fidelity of $99.13\pm 0.12 \%$. Yield modeling analysis predicts high detuning-edge-yield using ABAA beyond the 1000-qubit scale. These results demonstrate the cutting-edge capability of frequency targeting using ABAA and open up a new avenue to systematically improving Hamiltonian targeting and optimization for scaling high-performance superconducting quantum processors.
• Abstract（参考訳）: 超伝導量子プロセッサは、スケーラブルなフォールトトレラント量子計算(FTQC)を実現するための主要なプラットフォームの一つである。 交互バイアス補助アニール法(ABAA)によるジョセフソン接合部の加工後調整の最近の実演と、ABAA後の接合損失の低減は、高いコヒーレンスを維持しながら、クビット周波数の高精度チューニングに向けて期待できる経路を照らす。 ここでは、市販の試験装置を用いて室温でABAAを実行することにより、可変トランスモン量子ビットの最大$|0\rangle\rightarrow |1\rangle$遷移周波数(f_{01}^{\rm max}$)の精度チューニングを実演する。 本研究では, ジャンクション緩和と時効がチューニング後の抵抗拡散に与える影響を特徴付け, 数百量子ビットのターゲット抵抗チューニングに基づく周波数等価チューニング精度7.7MHz (0.17 %$) を示し, 抵抗チューニング範囲は最大で18.5 %$である。 チューニングおよび未チューニングキュービットの低温測定は、調整性に有意な影響を与えないABAA後のコヒーレンスの改善を示す。 グローバルオフセットが小さいにもかかわらず、設計したハミルトニアンをターゲットとしたマルチキュービットプロセッサのセットをチューニングすることで、18.4MHzのチューニング精度を実証的に$f_{01}^{\rm max}$で示す。 ABAAをチューニングした2つの9ビットプロセッサ上で,高忠実度パラメトリック共振器iSWAPゲートを99.51\pm 0.20\%$で実験的に特徴付ける。 ベストパフォーマンスデバイスでは、デバイス全体の平均忠実度は99.22 %$、平均忠実度は99.13 pm 0.12 %$と測定した。 収率モデル解析は、1000量子スケールを超える ABAA を用いた高分解能エッジ収率の予測を行う。 これらの結果は、ABAAを用いた周波数ターゲティングの最先端能力を実証し、ハミルトニアンターゲティングを体系的に改善し、高性能超伝導量子プロセッサをスケールするための最適化を行うための新しい道を開いた。

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